JP2009046843A - コンクリートの表層部に有底穴を開ける方法及び有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンカー金具を利用することにより、コンクリート躯体にアンカー施工以上の衝撃力を加えずにコンクリート表層部に有底穴を開ける方法及び有底穴を開ける作業に用いるアンカー金具を提供すること。
【解決手段】 有底穴を開ける方法が、コンクリート１１に環状溝１２を形成する第１工程と、環状溝１２の中心部に環状溝１２と略同深さのドリル穴１３を形成する第２工程と、ドリル穴１３の底部にアンカー金具１４を施工する第３工程とからなり、アンカー金具を施工することによって環状溝１２の底部に水平方向のひび割れを発生させ、これによって環状溝１２の内側のコンクリート塊１８を除去して円筒状有底穴１９を形成する。アンカーの施工だけでは十分なひび割れが発生しない時は、施工されたアンカー金具を引き抜くとひび割れが発生する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コンクリートの表層部に有底穴を開ける方法及び有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具に関するものである。

例えば、既設のコンクリート構造物に耐震工事又は補強工事などを行う場合において、コンクリート構造物に増設する部材を当該構造物に結合する時は、コンクリート壁の表面から結合用ボルトのボルト頭が突出しないことが要求される。

図１は、高速道路のコンクリート防護壁を示しており、防護壁１の上方に遮音壁２を増築する工事を行う場合を示している。増築工事においては、遮音壁２を防護壁１に固定するための結合ボルト３のボルト頭４が自動車走行路５側に突出しないことが安全上望ましいのである。そこで、具体的には、防護壁１の自動車走行路５側の壁面にボルト頭４が収容できる凹穴６を設け、該凹穴６に開口するボルト挿通孔７を設けて上記結合ボルト３により防護壁１と遮音壁２とを結合する。

従来から、コンクリート構造物に有底穴を開ける方法として、コアドリルによってコンクリート壁に環状溝を形成し、形成された環状溝内にマイナスドライバー状の工具を圧入して環状溝の底部でコンクリート塊に水平方向のひび割れを発生させ、当該コンクリート塊を除去して平面視円形の有底穴を形成することが知られている。しかし、環状溝の直径に対して環状溝の深さが浅い場合などでは、環状溝内に上記工具を圧入しても環状溝の底部でひび割れを発生させることができないことがあり、この場合は、環状溝の内側のコンクリートを手作業により除去しなくてはならなかった。

従来技術の一例として、岩石などの硬い材料に環状溝を形成し、当該環状溝の内側部分を除去して有底穴を形成する方法が、特表平６−５０４３３５号公報に記載されている（特許文献１）。

特許文献１に記載の発明は、図１，２（特許文献の図であり、符号も特許文献のものである。）を参照して、環状溝１０の中央穴１２を有する岩石構造１１が示され、円柱状のスラッグ１６を中央穴１２の底部まで挿入される。次いで、長いピン１４がスラッグ１６に接触するまで穴に挿入し、ピン１４の先端にかなりの衝撃力を鉛直方向下方に向けて加える。このようにすることで、スラッグ１６は圧力流体のような作用をして圧力を穴１２の側壁に伝達し、コアは環状溝基部の横断面で破断し除去されるとしている。

特許文献１の発明は、岩石やコンクリートのような堅い材料を破断する方法であると紹介されているから、コンクリート構造物に応用できることは当然であるが、当該方法は、中央穴１２の底部に挿入したスラッグ１６にかなりの衝撃力を加えて堅い材料にひび割れを発生させるものであるから、岩石のように比較的材質の硬さが均一で極めて硬い材料の場合は、スラッグ１６に加わる衝撃力によってコアが環状溝基部の横断面で破断するであろうと予測できるが、コンクリート構造物の場合は、骨材をモルタルで付着した構造なので、骨材とモルタルの堅さが異なるため硬さが均一でなく、スラッグ１６が穴底面及び穴壁面の骨材と骨材に付着しているモルタル部分にめり込んだり、あるいは間に挟まったりするので、コンクリート面に対し不均一なせん断応力となり横断面で破断できないおそれが生ずる。

ところで、「あと施工アンカー」として分類されている金属拡張アンカーは、施工後に引張り力を加えた時の破壊形態、いわゆる破壊モードが、コンクリート躯体表面がコーン状に破壊する破壊モードと、アンカーボルト鋼材の降伏によるボルトが破壊する破壊モードとがみられる。ここで、アンカーボルト自体が破壊する場合は、アンカーの肉厚が薄い場合とか特殊な方法で使用した場合などでみられる現象であるが、金属拡張アンカーにおける一般的な破壊モードは、コンクリート躯体表面がコーン状破壊と言われるコーン形状に除去される破壊モードであり、アンカーとともに除去されるコンクリート塊は、通常１２０度の円錐状のコーン形状となっている。

金属拡張アンカーは、スリーブ先端を拡開させるものであるが、使用方法が「打込み方式」と「締付け方式」がある。打込み方式は、打込み棒を使用しており、打込み棒をハンマー等により叩打して拡開部を拡開するものである。また、締付け方式は、コーン形状を有する拡開軸を使用しており、拡開軸のコーン形状を拡開部に当接状態にして引き上げて拡開部を拡開するものである。

打込み方式は、アンカー金具の部材をハンマー等によって叩打するのでコンクリート躯体に衝撃荷重が加わるが、作業性がよいので多用されている方式である。しかし、コンクリート構造物が比較的薄い場合に打込み方式によってアンカーを施工すると、穴底で施工力を受ける場合は、穴底に衝撃荷重が加わりコンクリート構造物の躯体を損傷するおそれが生ずるが、コンクリート表面で施工力を受けるようにすれば、穴底には施工による衝撃力が加わらない。一方、締付け方式は、コンクリート躯体に静的荷重のみを加えるだけなので、コンクリート躯体に対して施工による衝撃力が加わらないので躯体を損傷するおそれはなく、したがって、コンクリート構造物が比較的薄い場合は、締付け方式によってアンカーを施工する方が優れていることになる。

社団法人日本建築あと施工アンカー協会が昭和６２年６月１日に発行した「あと施工アンカー試験方法」３頁記載の「３．３アンカーの設置」では、『アンカーを単体で試験する場合、同一対象母材に２本以上アンカーを設置するときは、表−２を参考にして、隣接するアンカーが互いに影響しないように配慮する。』と説明しており、表−２において、金属拡張アンカーの引張り試験は、アンカー間隔が「≧３．５Ｌｅ」（ここで、Ｌｅはアンカーの埋込み深さ）であると説明している（特許文献２）。

特許文献２では、コンクリート躯体に２本以上のアンカーを打込む時は、アンカーの埋込み位置が、アンカー埋込み深さの３．５倍以上の距離を隔てることが要件であると説明しているだけであり、コーン状に破壊された破壊塊の断面形状又は断面角度についての説明をしたものではない。しかし、特許文献２は、２本以上のアンカーを打込む時は上記した距離を隔てる必要があると説明しており、例えば、アンカーが内部コーン打込み式アンカーであって、外径１２ｍｍ、埋込み深さ３０ｍｍの場合、２本のアンカーは１０５ｍｍ以上を隔てて打込む必要があることを説明している。すなわち、埋込み深さ３０ｍｍに施工されたアンカーを引っ張ってコーン状破壊を生じさせると、コーン状破壊塊の形状は、平面視直径１０５ｍｍとなる断面１２０度の円錐形状を呈するのである。

円錐角１２０度のコーン状破壊が生じる位置は、アンカーの埋込み深さに係りなく一定の位置である。アンカーの外径が大きくなるとコーン状破壊位置は深くなるが、アンカーの外径が同じである場合、コーン状破壊は一定の位置で発生する。ここで、アンカーの埋込み深さがコーン状破壊位置よりも浅い場合は、埋め込んだ位置でコーン状破壊が生ずるが、埋込み深さがコーン状破壊位置よりも深い場合は、引っ張られたアンカーは、コーン状破壊位置までスリップしながら抜け出た後、当該位置で円錐角１２０度のコーン状破壊を生ずる。コンクリートに施工されたアンカーボルトは、引き抜き方向の荷重が加わると一定深さの位置でコーン状破壊が生じ、この時の形状が、埋込み深さの３．５倍の平面形状を有する円錐角１２０度のコーン形状となっている。

図２ａは、コンクリートに打込んだアンカーを引き抜いた時、コンクリートから除去されたコーン状の破壊塊が、アンカー先端を基点とする断面１２０度の円錐形状を呈するコーン状コンクリート塊１６となり、残った部分にコーン状円錐穴１７が形成されることを説明したものである。また、図２ｂは、後に詳しく説明するように、コンクリートにアンカー金具１４を打ち込む時に、先端部を基点とする断面１２０度の延長線がコンクリート表面上で交差する位置の内側に環状溝１２を形成しておくと、アンカー金具１４を引き抜いた際に、環状溝１２の底部において水平方向のひび割れが発生し、当該環状溝１２内のコンクリート塊１８が除去され、除去された部分に円筒状有底穴１９が形成されることを説明したものである。

特表平６−５０４３３５号公報 社団法人日本建築あと施工アンカー協会が昭和６２年６月１日に発行した「あと施工アンカー試験方法」３頁記載の「３．３アンカーの設置」の項

なお、本明細書において、「アンカー」，「アンカーボルト」，「アンカー金具」という場合は、いずれも金属拡張アンカーのことである。

本発明の課題は、アンカーボルトを利用し、アンカーボルトを施工するドリル穴の底部に衝撃力を直接伝えないようにすることにより、コンクリート躯体を損傷することなくコンクリート表層部に有底穴を開ける方法及び穴開け作業に使用するアンカー金具を提供することである。

解決手段の第１は、コンクリートの表層部に有底穴を開ける方法であって、所望する有底穴と同径の環状溝を形成する第１工程と、上記環状溝の中心部にドリル穴を形成する第２工程と、上記ドリル穴にアンカー金具を施工する第３工程とからなり、上記ドリル穴内でアンカー金具を施工し若しくはドリル穴に施工したアンカー金具を引き抜くことにより、アンカーの拡開位置に水平方向のひび割れを発生させ、これによって当該環状溝の内側のコンクリート塊を除去して円筒状有底穴を形成することを特徴とするものである。

解決手段の第２は、解決手段の第１において、アンカー金具は、ドリル穴の底部付近で拡開させることにより、アンカー施工時に発生する衝撃荷重をドリル穴の底部に直接伝えないようにしたことを特徴とするものである。

解決手段の第３は、第１のアンカー金具が、第１のスリーブ本体と押込み棒とを有しており、上記第１のスリーブ本体は、先端開口部から軸方向に平行して複数のスリットを形成するとともに、先端部に筒体内径を小径に形成した拡開部を設け、基端部の外周に雄ネジを形成したものであり、上記押込み棒は、先端部に尖り形状を形成したものであり、アンカーの施工に際し、上記第１のスリーブ本体の雄ネジをコンクリート表面から突出し、コンクリート表面から突出した雄ネジに座金を介してナットをねじ結合し、第１のアンカー金具の拡開部をドリル穴の穴底付近で拡開させることを特徴とするものである。

解決手段の第４は、解決手段の第３において、第１のスリーブ本体は、先端部外周に第１の先鋭フランジを形成したものであることを特徴とするものである。

解決手段の第５は、第２のアンカー金具が、フランジ付心棒と、拡張部材と、第２のスリーブ本体と、Ｃ字リングとからなり、上記フランジ付心棒が、心棒部材を有し、該心棒部材の一端にフランジを形成すると共に当該心棒部材の根もと部分に半径方向に突出する四つの拡張突起を形成したものであり、上記拡張部材が、四つに分割された分割拡張部材を有し、リング状に組立てられた内側部分に上記拡張突起の先端を接合させ、横方向に切断したときの厚みが一端から他端に向って次第に厚くなるように形成したものであり、上記第２のスリーブ本体が、アンカー筒体を有し、該アンカー筒体に上記フランジ付心棒を挿入するものであり、上記拡張部材と対峙する側の端面に４本の回り止めピンを設け、上記フランジ付心棒に上記拡張部材に嵌合した状態で当該フランジ付心棒を上記アンカー筒体に挿入し、上記拡張部材の外周部に上記Ｃ字リングを装着したことを特徴とするものである。

解決手段の第６は、解決手段の第５において、拡張部材は、リング状に組立てられたときにフランジ付心棒の拡張突起を嵌合する凹窪部を設けて天板を形成し、該天板に上記フランジ付心棒の心棒部材が挿入できる通孔を設けたことを特徴とするものである。

解決手段の第７は、解決手段の第５又は６において、拡張部材は、外周部にＣ字リングを装着するための外側嵌合溝を形成したことを特徴とするものである。

解決手段の第８は、解決手段の第５から７のいずれかにおいて、拡張部材は、先端の外周部に第２の先鋭フランジを形成したことを特徴とするものである。

解決手段の第９は、解決手段の第５から８のいずれかにおいて、第２のアンカー金具は、アンカーの施工に際し、アンカー筒体の基端部をコンクリート表面と同高さに設置し、コンクリート表面から突出している心棒部材を挿通した覆板材と当該アンカー筒体とを連結用ピンによって固定して両者を回転不可とし、拡張部材をドリル穴の穴底付近で拡開させることを特徴とするものである。

解決手段の第１０は、第３のアンカー金具が、第３のスリーブ本体と拡張軸とを有し、上記第３のスリーブ本体は、先端開口部から軸方向に平行して複数本のスリットを形成した拡開部を設けたものであり、上記拡開軸は、先端部に拡開コーン部材を形成したものであり、アンカーの施工に際し、上記第３のスリーブ本体の基端部をコンクリート表面と同高さに設置し、コンクリート表面から突出している上記拡張軸の雄ネジに座金を介してナットをねじ結合し、第３のアンカー金具の拡開部をドリル穴の穴底付近で拡開させることを特徴とするものである。

解決手段の第１１は、解決手段の第１０において、第３のスリーブ本体は、先端外周部に第３の先鋭フランジを形成したものであることを特徴とするものである。

請求項１は、コンクリートの表層部に開けた環状溝の中心部に形成したドリル穴でアンカー金具を拡開し、当該アンカー金具を拡開することによって環状溝の底部に水平方向のひび割れを発生させるものであるから、ドリル穴（特許文献１の中央穴）に挿入したアンカー金具（特許文献１のスラッグ）をドリル穴の底部で拡開する時、アンカーを打込み方式として使用した場合であっても、穴底で打込み力を受けずにコンクリート表面で受けるようにすれば、コンクリート穴底には衝撃荷重が加わらないので、比較的厚みの薄いコンクリート躯体であっても、躯体を損傷することなく表層部に有底穴を開けることができるものである。

また、請求項１は、環状溝の径が大きいこと等が原因となってアンカーの施工だけでは水平方向のひび割れが不十分な場合は、施工されたアンカー金具を引き抜くことにより確実にひび割れを発生させることができるので、この場合も、比較的厚みの薄いコンクリート躯体であっても表層部に有底穴を開けることができるものである。

請求項２は、アンカー金具をドリル穴の底部付近で拡開するものであるから、アンカーの拡開に際し生ずる衝撃荷重をドリル穴の底部に伝えないものであって、アンカー金具を打込み方式あるいは締付け方式のどちらの方式も使用可能であり、コンクリート躯体を損傷せずに表層部に有底穴を開けることができるものである。

請求項３は、第１のアンカー金具が、押込み棒を有しており、アンカーの施工に際して当該押込み棒を叩打して拡開部を拡開する構造であるが、アンカー金具をドリル穴の穴底ではなく、穴底付近の任意の位置に拡開するものであるから、押込み棒を叩打して施工してもドリル穴の穴底に衝撃荷重を加えることがなく、したがって、コンクリート躯体に大きな損傷を与えずに表層部に有底穴を開けることができるものである。また、押込み棒を油圧装置などにより押込む方法により施工することも可能であり、この場合もコンクリート躯体に何らの損傷を与えずに表層部に有底穴を開けることができるものである。

請求項４は、第１のスリーブ本体の先端部外周に第１の先鋭フランジを形成したものであるから、目的とする正確な位置に当該第１の先鋭フランジを食込ませてアンカー金具を施工できるので、一定の深さの有底穴が得られるものである。

請求項５は、第２のアンカー金具が、四つの拡張突起を有するフランジ付心棒と、四つに分割された拡張部材と、上記フランジ付心棒を挿入するアンカー筒体とからなり、上記拡張部材は各分割拡張部材の横方向の断面形状を一端から他端に向って次第に厚くなるように形成し、上記フランジ付心棒を拡張突起と拡張部材を係合させて組み立て、当該フランジ付心棒を回転させて上記拡張部材を半径方向に拡開してコンクリートに固着したものであるから、アンカー金具の施工がフランジ付心棒を回転させることで行えるものであって、アンカーを締付け方式として使用しているので、コンクリート躯体に大きな衝撃力を加えずに有底穴を開けることができ、したがって、比較的厚みの薄いコンクリート躯体であっても躯体を損傷することなくコンクリートの表層部に有底穴を開けることができるものである。

請求項６は、拡張部材がリング状に組立てられたときにフランジ付心棒の拡張突起を嵌合する凹窪部を設けて天板を形成し、該天板に上記フランジ付心棒が挿入できる通孔を設けたものであるから、拡張部材とフランジ付心棒の組立が容易となるものである。

請求項７は、拡張部材が外周部にＣ字リングを装着するための外側嵌合溝を形成したものであるから、上記外側嵌合溝に上記Ｃ字リングを装着することにより、上記拡張部材と上記フランジ付心棒の組立後に当該拡張部材が型崩れを生ずることを防止し得るものである。

請求項８は、第２のスリーブ本体の先端外周部に先鋭フランジを形成したものであるから、ドリル穴内でアンカー金具を施工する時、第２のアンカー金具をドリル穴の任意の位置に設置できるものであるから、目的とする正確な位置に当該第１の先鋭フランジを食込ませてアンカー金具を施工できるので、一定の深さの有底穴が得られるものである。

請求項９は、第２のスリーブ本体が有する心棒部材をコンクリートの表面から突出して設置し、該心棒部材に挿通した覆板材と上記第２のスリーブ本体とを廻止め用ピンによって固定したものであるから、アンカー金具を締付け方式として使用できるので、これによりコンクリート躯体を損傷せずに有底穴を開けることができるものである。

請求項１０は、第３のアンカー金具が、第３のスリーブ本体と拡張軸を有し、該拡張軸には拡張コーン部材を形成したものであるから、アンカーを締付け方式として使用しているので、コンクリート躯体に大きな衝撃力を加えずに有底穴を開けることができ、したがって、比較的厚みの薄いコンクリート躯体であっても損傷することなく表層部に有底穴を開けることができるものである。

請求項１１は、第３のスリーブ本体の先端部外周に第３の先鋭フランジを設けたものであるから、第３のアンカー金具が施工された時に先鋭フランジがドリル穴の任意の位置に設置できるので、目的とする正確な位置に当該第３の先鋭フランジを食込ませてアンカー金具を施工できるので、一定の深さの有底穴が得られるものである。

図３を参照してコンクリートの表面に有底穴を形成する方法を説明する。図３は有底穴を形成する手順を示す工程図である。

図３において、有底穴を形成する方法は、コアドリル１０を使用してコンクリート１１に環状溝１２を形成する第１工程（図３ａ）と、該環状溝１２の中心部に当該環状溝と略同深さのドリル穴１３を形成する第２工程（図３ｂ）と、該ドリル穴１３の穴底にアンカー金具１４を施工する第３工程（図３ｃ）とからなり、アンカー金具１４が施工された時に、図３ｃに示すように、ドリル穴１３の底部においてコンクリート塊１８に水平方向のひび割れを発生させることができる。そこで、アンカー金具１４に引抜き棒１５をねじ結合して当該引抜き棒１５を引き抜くと、環状溝１２の内側でコンクリート塊１８がコンクリート１１から分離する（図３ｄ）。環状溝１２内のコンクリート塊１８を除去すれば、除去された部分に円筒状有底穴１９を形成される（図３ｅ）。

アンカー金具１４をドリル穴１３の底部に施工した時に、環状溝１２の内側に水平方向のひび割れが発生するが、仮に、アンカーの施工だけではひび割れが発生しなかった場合は、アンカー金具１４に引抜き棒１５をねじ結合して当該引抜き棒１５を引き抜くことにより、図３ｄに示すように、上記環状溝１２の内側にひび割れを発生させてコンクリート塊１８を除去して筒状有底穴１９を形成することができることになる（図３ｅ）。

この現象は、コンクリート表面に開口した環状溝１２がアンカー先端を基点とする１２０度の延長線上の内側に形成されていると、コンクリート塊として除去される１２０度の円錐形の表面積と環状溝の横断面の面積とを比較して、環状溝（コアドリル）の横断面積の方が小さいので、アンカーの引っ張り力がアンカーの周辺に及ぶ際に、アンカーの引っ張り力が環状溝の底部に向って誘発されるからであり、これによって、環状溝の内側に形成されたコンクリートは当該環状溝の底部分から横断方向に破壊して円筒状のコンクリート塊が除去される。

アンカー金具１４は、例えば、内部コーン打込み式の金属拡張アンカーであって、スリーブ内の先端部分にコーン部材１４ａを設けたものであり、アンカー金具１４は、スリーブ内に打込み棒（図示しない）を挿入して上記コーン部材１４ａを叩打することにより、スリーブ先端がコーン部材１４ａにより拡開され、ドリル穴１３の穴底部分に固着されるものである。実施形態のアンカー金具を使用すると、アンカーは打込み方式として使用することになり、コンクリートの穴底からコンクリートに衝撃荷重を加えることによりコンクリート躯体を破損させることがあるが、例えば、アンカーのネジ部側に図示しないフランジ等を設け、アンカー金具をドリル穴に挿入した時、アンカー金具が穴底に当らないようにすれば、施工による衝撃力は穴底には伝わらないからアンカーの施工に際しコンクリート躯体を損傷することがないものとなる。

本発明は、環状溝の中心部に形成したドリル穴に施工したアンカー金具によってコンクリート塊を除去することを特徴とするものであり、アンカー金具は、従来公知の金属拡張アンカーが使用できるが、以下に、本発明を実施するために開発されたアンカー金具を説明する。

アンカー金具の第１実施例
図４，図５はアンカー金具の第１実施例を示しており、図４は第１のアンカー金具の部品図、図５は同金具の施工状態を示す断面図である。

これらの図において、第１のアンカー金具１００は、第１のスリーブ本体１１０と押込み棒１４０を有するものである。ここで、第１のスリーブ本体１１０は、先端開口部から軸方向に平行して複数本のスリット１１１を形成すると共に、先端の筒体内を小径部１１２に形成した拡開部１１３を設けたものであり、また、該第１のスリーブ本体１１０の先端部外周に第１の先鋭フランジ１１４を設け、さらに、上記拡開部１１３を除いた部分に雄ネジ１１５を形成したものである。図中、１２０は座金、１３０はナット、１４０は押込み棒であって、先端部に尖り形状を設けたものである。なお、第１のスリーブ本体１１０は、コンクリート１１に施工した際に、コンクリートの表面から雄ネジ１１５が突出する長さを有している。

第１のアンカー金具１００を施工するには、まず、コアドリルを使用してコンクリート１１に環状溝１２を開け、該環状溝１２の中心部に当該環状溝の深さと略同じ深さのドリル穴１３を開ける。次に、第１のスリーブ本体１１０を先端の拡開部１１３が穴底よりも僅かに浅い位置に設置されるように挿入し、コンクリート表面から突出している雄ネジ１１５部分に座金１２０を介してナット１３０をねじ結合する。この状態で第１のスリーブ本体１１０が抜け出ないように図示しない機具を使用して当該第１のスリーブ本体１１０を固定し、ここで、第１のスリーブ本体１１０の筒体内に押込み棒１４０を挿入する（図５ａ）。

第１のスリーブ本体１１０に挿入した押込み棒１４０を叩打すると、第１のスリーブ本体１１０の小径部１１２が拡開して当該部分がドリル穴１３に固着して第１アンカー金具１００がコンクリート１１に施工される。押込み棒１４０は叩打されるが、第１のスリーブ本体１１０の底部が穴底に達していないので、アンカーは打込み方式による衝撃加重は加わっておらず、押し込みによる静的荷重が加わるだけである。この時、第１のスリーブ本体１１０の第１の先鋭フランジ１１４が上記ドリル穴１３の底部側壁に食込み、第１のアンカー金具１１０はコンクリート１１に対しよりいっそう強固に固着される。

第１のアンカー金具１００が施工されると、環状溝１２の底部付近においてコンクリート塊１８に半径方向のひび割れが発生するので、当該環状溝内のコンクリート塊１８が除去されて円筒状有底穴１９が形成される（図５ｂ）。ここで、第１のアンカー金具１００は、ドリル穴１３の穴底に当っていないので、打込み施工力は穴底で受けずにコンクリート表面で受けており、したがって、コンクリートの厚みが薄い場合であっても使用できるものである。

なお、第１のアンカー金具１００をドリル穴１３の底部に施工した時に、環状溝１２の内側に水平方向のひび割れが発生するが、仮に、アンカーの施工だけでは十分なひび割れが発生しなかった場合は、第１のアンカー金具１００を引き抜くことにより、上記環状溝１２の内側にひび割れを発生させて筒状有底穴１９を形成することができることになる（図５ｂ）。

アンカー金具の第２実施例
図６から図９はアンカー金具の第２実施例を示しており、図６は第２のアンカー金具の部品図、図７は組立てた状態を示す断面図、図８は図７のＡ−Ａ断面図、図９は同金具の施工状態を示す断面図である。

これらの図において、第２のアンカー金具２００は、フランジ付心棒２０１と、平面視で四つに分割された拡張部材２０２と、上記フランジ付心棒２０１を挿入するアンカー筒体２０３を備えており、この他に、拡張部材２０２の外周部を保持するＣ字リング２０４を備えているものである。

上記フランジ付心棒２０１は、心棒部材２１０の一端にフランジ２１１を設けるとともに、当該心棒部材２１０の根もと部分に半径方向に突出する四つの拡張突起２１２を形成したものであって、心棒部材２１０の他端に雄ネジ２１３を設け、全体として上記アンカー筒体２０３に挿入したとき、当該筒体から上記雄ネジ２１３部分が突出する長さを有している。

上記拡張部材２０２は、リング状に形成された部材を平面視で四つに分割した分割拡張部材２２０を備えており、これら分割拡張部材２２０を結合した時に上記拡張突起２１２を嵌合する凹窪部２２１を設けて天板２２２を形成し、該天板２２２に上記心棒部材２１０が挿通できる通孔２２３が形成したものである。また、上記各分割拡張部材２２０は、リング形状に組立てられた内側部分に上記拡張突起２１２の先端を接合させるものであって、横方向に切断したときの厚みが一端から他端に向って次第に厚くなるように形成されているものである（図８を参照）。さらに、拡張部材２０２の外周部は、全周面に外側嵌合溝２２４が形成されており、該外側嵌合溝２２４に上記Ｃ字リング２０４を装着するものである。この他、上記分割拡張部材２２０の一端（天板２２２の反対側の端部）の外周部に第２の先鋭フランジ２２５が形成されている。

また、上記第２のスリーブ本体２０３は、アンカー筒体２３０を有し、該アンカー筒体２３０の中心部に軸方向の中央孔２３１を設けたものであって、上記拡張部材２０２と対峙する側の端面に４本の回り止めピン２３２が等間隔で設けられている。ここで、回り止めピン２３２は、第２のアンカー金具２００を組立て時に拡張部材２０２の各分割拡張部材２２０の接合部の隙間に挿入されるものであって、フランジ付心棒２０１を回転したときに、供回りをしないで分割拡張部材２２０との係合状体を維持して当該拡張部材を拡開するものである。

第２のアンカー金具２００を施工するためにアンカー金具を組立てる。まず、フランジ付心棒２０１の心棒部材２１０に拡張部材２０２を嵌合し、フランジ付心棒２０１の拡張突起２１２に拡張部材２０２の凹窪部２２１を接合する。この時、拡張部材２０２は外側嵌合溝２２４に予めＣ字リング２０４を装着しておき、分割拡張部材２２０のリング形状を保持しておく。また、拡張部材２０２にアンカー筒体２０３を重合し、回り止めピン２３２を分割拡張部材２２０の接合部に形成された隙間に挿入して両者が供回りをしないように組立てる。これにより、第２のアンカー金具２００は、アンカー筒体２０３から心棒部材２１０が突出した状態で組立てられることになる。

次に、第２のアンカー金具２００を施工するには、コンクリート１１に開けた環状溝１２にフランジ付心棒２０１のフランジ２１１をドリル穴１３の底部付近に設置し、また、アンカー筒体２３０をコンクリート１１の表面と同じ高さに設置する。なお、第２のアンカー金具２００がドリル穴１３内で供回り現象を起さないように、例えば、コンクリート１１の表面に露出しているアンカー筒体２３０に覆板材２０５を連結用ピン２０６によって固定しておく（図９を参照）。なお、上記覆板材２０５及び上記連結用ピン２０６は、アンカー施工中に第２のアンカー金具２００が供回りをするのを防止するためのものであるから、供回りが防止できれば上記構造に限定されないことは勿論である。

次いで、上記覆板材２０５とアンカー筒体２３０を固定して両者を回転不可に設置した後、コンクリート１１の表面から突出している心棒部材２１０に図示しない回転駆動装置を連結してフランジ付心棒２０１を回転する。この時、フランジ付心棒２０１及び拡張突起２１２が時計方向に回転すると、拡張部材２０２は、分割拡張部材２２０が回り止めピン２３２と係合してアンカー筒体２３０と共に回転方向の移動が阻止されているので、拡張突起２１２の回転によって肉厚部分が次第に外側に張り出し、これにより、第２の先鋭フランジ２２５がドリル穴１３に食い込み、第２のアンカー金具２００がコンクリート１１に対して強固に固着される（図９ａ）。ここで、第２のアンカー金具２００が施工されると、環状溝１２の底部においてコンクリート塊１８に水平方向のひび割れが発生するので、当該環状溝内のコンクリート塊１８を除去すれば円筒状有底穴１９が形成される（図９ｂ）。

第２実施例による第２のアンカー金具２００は、フランジ付心棒２０１を回転させて拡張部材２０２の分割拡張部材２２０を半径方向に拡開してコンクリートに固着したものであるから、第２のアンカー金具２００の施工が、フランジ付心棒２０１を回転させることで行えるものであって、アンカーを締付け方式として使用するものであり、コンクリート躯体に大きな衝撃力を加えることがないので、コンクリート躯体を損傷することなく表層部に有底穴を開けることができる。

なお、第２のアンカー金具２００をドリル穴１３の底部に施工した時に、環状溝１２の内側に水平方向のひび割れが発生するが、仮に、アンカーの施工だけでは十分なひび割れが発生しなかった場合は、第２のアンカー金具２００を引き抜くことにより、上記環状溝１２の内側にひび割れを発生させて筒状有底穴１９を形成することができることになる（図９ｂ）。

アンカー金具の第３実施例
図１０，図１１はアンカー金具の第３実施例を示しており、図１０は第３のアンカー金具の部品図、図１１は施工状態を示す断面図である。

これらの図において、第３のアンカー金具３００は、第３のスリーブ本体３１０と拡張軸３２０を有している。上記第３のスリーブ本体３１０は、先端開口部から軸方向に平行して複数本のスリット３１１を形成した拡開部を設けるとともに、先端外周部に第３の先鋭フランジ３１２を設けたものである。また、上記拡張軸３２０は、先端部に拡張コーン部材３２１を設けるとともに、基端部に雄ネジ３２２を設けたものである。図中、３３０は座金、３４０はナットである。

第３のアンカー金具３００を施工するには、拡張軸３２０を第３のスリーブ本体３１０に、スリット３１１（第３の先鋭フランジ３１２）が拡張コーン部材３２１に接合するようにしてドリル穴１３に挿入する。この時、拡張コーン部材３２１の底部はドリル穴１３の底部に当らない位置に設置する（図１１ａ）。次いで、座金３３０を固定してスリーブ本体３１０が抜け出ないようにしてナット３４０を締め付けると、第３の拡張軸３２０が上昇し、拡張コーン部材３２１によって第３のスリーブ本体３１０の拡開部が拡開されてコンクリート１１に強固に固着される。さらに、ナット３４０を締付けると、環状溝１２の底部付近においてコンクリート塊１８に半径方向のひび割れが発生するので、当該環状溝内のコンクリート塊１８を除去すれば円筒状有底穴１９が形成される（図１１ｂ）。

第３実施例による第３のアンカー金具３００は、ドリル穴１３に施工された時に第３の先鋭フランジ３１２が上記ドリル穴１３の底部側壁に食込んでいるから、第３のアンカー金具３００とコンクリートが強固に固着され、コンクリートに対し容易にひび割れを発生させることができる。ここでも、アンカーを締付け方式として使用しているから、コンクリート躯体に大きな衝撃力を加えることがないので、コンクリート躯体を損傷することなく表層部に有底穴を開けることができる。

なお、第３のアンカー金具３００をドリル穴１３の底部に施工した時に、環状溝１２の内側に水平方向のひび割れが発生するが、仮に、アンカーの施工だけでは十分なひび割れが発生しなかった場合は、第３のアンカー金具３００を引き抜くことにより、上記環状溝１２の内側にひび割れを発生させて筒状有底穴１９を形成することができることになる（図１１ｂ）。

実施例の実験結果
第１実施例
ａ アンカー外径２０，埋込深さ６０，環状溝外径６０，１００，１４０
第２実施例
ａ アンカー外径２８，埋込深さ５０，環状溝外径６０，１４０，２００
ｂ アンカー外径２８，埋込深さ１００，環状溝外径６０，１００，１４０，１７０
第３実施例
ａ アンカー外径２５，埋込深さ５０，環状溝外径６０，１００，１４０，１７０
ｂ アンカー外径２５，埋込深さ７０，環状溝外径１００，１４０，２００，２５０
上記実験結果の数値は、いずれもｍｍである。実験は、各実施例において、外径が等しいアンカー金具を埋め込み深さを変えて実験施工したものであり、アンカー金具を同じ埋め込み深さに設定した場合に、複数の直径を有する有底穴が得られた。なお、実験に用いたコンクリートは、圧縮強度が２４５ｋｇ／ｃｍ2のものである。

特許請求の範囲および明細書において、アンカー金具の拡開位置を「ドリル穴の穴底付近」としたが、ここで、ドリル穴の穴底付近とは、穴底から２〜５ｍｍの範囲をいう。また、アンカー金具の先端部外周に形成した「先鋭フランジ」は、高さを０．５〜１．０ｍｍとした。

既設のコンクリート構造物に新たな部材を増築する例を示す断面図。 コンクリートに打込んだアンカーを引き抜くことでコンクリート塊が除去されることを示す説明図。 コンクリートの表面に有底穴を形成する作業手順を示す工程図。 第１のアンカー金具の部品図。 第１のアンカー金具の施工状態を示す断面図。 第２のアンカー金具の部品図。 第２のアンカー金具の組立て状態を示す一部破断の側面図。 図７におけるＡ−Ａ拡大断面図。 第２のアンカー金具の施工状態を示す断面図。 第３のアンカー金具の部品図。 第３のアンカー金具の施工状態を示す断面図。

符号の説明

１０ コアドリル
１１ コンクリート
１２ 環状溝
１３ ドリル穴
１４ アンカー金具
１５ 引抜き棒
１６ コーン状コンクリート塊
１７ コーン状有底穴
１８ コンクリート塊
１９ 円筒状有底穴
１００ 第１のアンカー金具
１１０ 第１のスリーブ本体
１１１ スリット
１１２ 小径部
１１３ 拡開部
１１４ 第１の先鋭フランジ
１１５ 雄ネジ
１２０ 座金
１３０ ナット
１４０ 押込み棒
２００ 第２のアンカー金具
２０１ フランジ付心棒
２０２ 拡張部材
２０３ 第２のスリーブ本体
２０４ Ｃ字リング
２０５ 覆板材
２０６ 連結用ピン
２１０ 心棒部材
２１１ フランジ
２１２ 拡張突起
２１３ 雄ネジ
２２０ 分割拡張部材
２２１ 凹窪部
２２２ 天板
２２３ 通孔
２２４ 外側環状溝
２２５ 第２の先鋭フランジ
２３０ アンカー筒体
２３１ 中央孔
２３２ 回り止めピン
３００ 第３のアンカー金具
３１０ 第３のスリーブ本体
３１１ スリット
３１２ 第３の先鋭フランジ
３２０ 拡張軸
３２１ 拡張コーン部材
３２２ 雄ネジ

Claims (11)

1. コンクリートの表層部に有底穴を開ける方法であって、所望する有底穴と同径の環状溝（１２）を形成する第１工程と、上記環状溝の中心部にドリル穴（１３）を形成する第２工程と、上記ドリル穴にアンカー金具（１４）を施工する第３工程とからなり、上記ドリル穴内でアンカー金具を施工し若しくはドリル穴に施工したアンカー金具を引き抜くことにより、アンカーの拡開位置に水平方向のひび割れを発生させ、これによって当該環状溝の内側のコンクリート塊を除去して円筒状有底穴を形成することを特徴とするコンクリートの表層部に有底穴を開ける方法。
2. アンカー金具は、ドリル穴の底部付近で拡開させることにより、アンカー施工時に発生する衝撃荷重をドリル穴の底部に直接伝えないようにしたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの表層部に有底穴を開ける方法。
3. 第１のアンカー金具（１００）が、第１のスリーブ本体（１１０）と押込み棒（１４０）とを有しており、上記第１のスリーブ本体は、先端開口部から軸方向に平行して複数のスリットを形成するとともに、先端部に筒体内径を小径に形成した拡開部（１１３）を設け、基端部の外周に雄ネジ（１１５）を形成したものであり、上記押込み棒は、先端部に尖り形状を形成したものであり、アンカーの施工に際し、上記第１のスリーブ本体の雄ネジをコンクリート表面から突出し、コンクリート表面から突出した雄ネジに座金を介してナットをねじ結合し、第１のアンカー金具の拡開部をドリル穴の穴底付近で拡開させることを特徴とする有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
4. 第１のスリーブ本体（１１０）は、先端部外周に第１の先鋭フランジ（１１４）を形成したものであることを特徴とする請求項３に記載の有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
5. 第２のアンカー金具（２００）が、フランジ付心棒（２０１）と、拡張部材（２０２）と、第２のスリーブ本体（２０３）と、Ｃ字リング（２０４）とからなり、上記フランジ付心棒が、心棒部材（２１０）を有し、該心棒部材の一端にフランジ（２１１）を形成すると共に当該心棒部材の根もと部分に半径方向に突出する四つの拡張突起（２１２）を形成したものであり、上記拡張部材が、四つに分割された分割拡張部材（２２０）を有し、リング状に組立てられた内側部分に上記拡張突起の先端を接合させ、横方向に切断したときの厚みが一端から他端に向って次第に厚くなるように形成したものであり、上記第２のスリーブ本体が、アンカー筒体（２３０）を有し、該アンカー筒体に上記フランジ付心棒を挿入するものであり、上記拡張部材と対峙する側の端面に４本の回り止めピン（２３２）を設け、上記フランジ付心棒に上記拡張部材に嵌合した状態で当該フランジ付心棒を上記アンカー筒体に挿入し、上記拡張部材の外周部に上記Ｃ字リングを装着したことを特徴とする有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
6. 拡張部材（２０２）は、リング状に組立てられたときにフランジ付心棒（２０１）の拡張突起（２１２）を嵌合する凹窪部（２２１）を設けて天板（２２２）を形成し、該天板に上記フランジ付心棒の心棒部材（２１０）が挿入できる通孔（２２３）を設けたことを特徴とする請求項５に記載の有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
7. 拡張部材（２０２）は、外周部にＣ字リング（２０４）を装着するための外側嵌合溝（２２４）を形成したことを特徴とする請求項５又は６に記載の有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
8. 拡張部材（２０２）は、先端の外周部に第２の先鋭フランジ（２２５）を形成したことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
9. 第２のアンカー金具（２００）は、アンカーの施工に際し、アンカー筒体（２３０）の基端部をコンクリート表面と同高さに設置し、コンクリート表面から突出している心棒部材（２１０）を挿通した覆板材（２０５）と当該アンカー筒体とを連結用ピン（２０６）によって固定して両者を回転不可とし、拡張部材（２０２）をドリル穴の穴底付近で拡開させることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
10. 第３のアンカー金具（３００）が、第３のスリーブ本体（３１０）と拡張軸（３２０）とを有し、上記第３のスリーブ本体は、先端開口部から軸方向に平行して複数本のスリットを形成した拡開部を設けたものであり、上記拡開軸は、先端部に拡開コーン部材（３２１）を形成したものであり、アンカーの施工に際し、上記第３のスリーブ本体の基端部をコンクリート表面と同高さに設置し、コンクリート表面から突出している上記拡張軸の雄ネジに座金を介してナットをねじ結合し、第３のアンカー金具の拡開部をドリル穴の穴底付近で拡開させることを特徴とする有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。
11. 第３のスリーブ本体（３１０）は、先端外周部に第３の先鋭フランジ（３１２）を形成したものであることを特徴とする請求項１０に記載の有底穴の穴開け作業に使用するアンカー金具。

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